Ротор осевой турбины

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение конструкции, принципа действия и основных геометрических характеристик ротора осевой турбины ГТД.

К числу основных параметров ротора турбины ГТД относятся:

• число рабочих колес (ступеней);

• число лопаток в каждом рабочем колесе;

• способ крепления лопаток к диску;

• способ соединения дисков между собой и валом;

• геометрические характеристики рабочих колес.

В газотурбинных двигателях преимущественное применение получили роторы дискового типа, обеспечивающие хорошую работоспособность при больших окружных скоростях и высокой температуре газа.

К числу основных составных частей ротора относятся диски с лопатками (рабочие колеса), валы, цапфы, промежуточные кольцевые проставки и ряд других деталей.

В общем случае диск турбины состоит из обода, полотна, кольцевых и других выступов, фланцев и ступицы.

Обод представляет собой уширенную постоянной или переменной ширины периферийную часть диска, служащую для крепления рабочих лопаток.

На ободе выполняются буртики лабиринтных уплотнений либо выступы для крепления других деталей ротора.

Полотна дисков выполняются переменной толщины, максимальное значение которой достигается в близи оси вращения. На полотне предусматривается выполнение фланцев для крепления дисков между собой и с валами и цапфами, буртов крепления колец лабиринтных уплотнений и балансировочных грузиков.

Соединения дисков и валов должны обеспечивать надежную передачу в стыках всех действующих нагрузок, достаточную жесткость соединений и их соосность.

Крепление рабочих лопаток к диску должно обеспечивать точную установку заданного числа лопаток на диске при достаточной прочности крепления, легкость их монтажа и демонтажа. Чаще всего в современных ГТД применяется крепление рабочих лопаток с помощью хвостовика типа "ёлочка".

Валы роторов турбины всегда делаются полыми. Отверстия внутри валов служат для подвода охлаждающего воздуха от компрессора к дискам турбины.

Для охлаждения дисков используют различные конструктивные приемы, позволяющие снизить разность температур вдоль радиуса, уровень температурных напряжений. Например, организуют подвод воздуха вдоль полотна для охлаждения как самого диска, так и рабочих лопаток, использует обдув обода диска, продувку воздуха через монтажные зазоры елочных замков.

На одном из концов вала выполнены шлицы для соединения с ротором компрессора или редуктором, а на другом - фланец или другое устройство для соединения с диском турбины.

Для изготовления дисков роторов применяют жаропрочные стали типа 4Х12Н8Г8МФБ, ЭИ 424, если температура обода не превышает 875- 925 К. При температурах выше 1000 К используют хромоникелевые сплавы.

Валы турбин изготовляются из стали типа 18ХНВА или 40ХМЮА.

В ГТД, кроме турбины привода компрессора, имеется свободная (силовая) турбина. Она служит для создания крутящего момента, передаваемого через редуктор потребителю.

Конструкция силовой турбины подобна конструкции турбины привода компрессора.

Порядок выполнения работы

1. Изучить конструкцию роторов турбин ГТД.

2. Выполнить эскизы роторов с указанием их основных элементов.

3. Определить геометрические характеристики турбин и заполнить таблицу 6. Выполнить анализ полученных результатов.

Таблица 6

Характеристика ступени	Ступень	Ступень
Количество лопаток
Диаметр наружный D, мм внутренний d, мм
Высота лопатки l=(D - d)/2, мм
Хорда лопатки b, мм
Шаг лопатки на внутреннем диаметре t =  d /z, мм на наружном диаметре t =  D /z, мм на среднем диаметре t =  (D +d )/2z, мм
Относительная длина лопатки l/D
Относительное удлинение l/b
Густота решетки b/t

Контрольные вопросы

1. Какие элементы входят в состав ротора осевой турбины?

2. Как соединяются между собой диски ротора, диски и вал, рабочие лопатки и диски?

3. Каким образом охлаждается ротор турбины?

4. Для чего служит силовая турбина?

5. Из каких материалов изготавливаются основные элементы ротора турбины?

Лабораторная работа №9